DE3025504A1 - CABLE WITH GREAT IMMUNITY AGAINST ELECTRO-MAGNETIC IMPULSES (EMP) - Google Patents
CABLE WITH GREAT IMMUNITY AGAINST ELECTRO-MAGNETIC IMPULSES (EMP)Info
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- DE3025504A1 DE3025504A1 DE19803025504 DE3025504A DE3025504A1 DE 3025504 A1 DE3025504 A1 DE 3025504A1 DE 19803025504 DE19803025504 DE 19803025504 DE 3025504 A DE3025504 A DE 3025504A DE 3025504 A1 DE3025504 A1 DE 3025504A1
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Description
Die symmetrischen elektrischen Kabel (wie z.B. die verdrallten Kabelpaare) stellen die ausgeglichenen Leitungen dar und sind deshalb den parasitären elektrischen und magnetischen Fremdfeldern gegenüber wenig empfindlich. Die asymmetrischen elektrischen Kabel (wie z.B. ein Koaxialkabel) stellen unruhige Leitungen dar, bei denen aber die Struktur des äußeren Leiters eine Panzerung bildet, die normalerweise jeglichen Einfluß von parasitären elektrischen und magetischen Fremdfeldern (exakter Fall einer Panzerung im Vollrohr), sowie von diesen Feldern erzeugten fremden Oberflächenströmen verhindert.The symmetrical electrical cables (such as the twisted Cable pairs) represent the balanced lines and are therefore the parasitic electrical and magnetic Not very sensitive to external fields. The asymmetrical electrical cables (such as a coaxial cable) represent unsteady lines, but in which the structure of the outer conductor forms an armor that is normal any influence of parasitic electrical and magnetic external fields (exact case of armor in the full pipe), as well as foreign surface currents generated by these fields.
Die Unvollkommenheiten aber, mit denen die praktische Herstellung dieser Kabel behaftet ist, wie z.B. die Tatsache, daß die Panzerung eines Koaxialkabels (wegen der Flexibilität) aus einer Beflechtung besteht, bewirken, daß in der Praxis diese Strukturen von diesen Feldern genügend durchdrungen werden, um ihre Immunität unzureichend zu machen im Fall von mit schwacher Amplitude übertragenen Signalen und/oder von besonderes intensiven Störfeldern.However, the imperfections inherent in the practical manufacture of these cables, such as the fact that the Armouring of a coaxial cable (because of the flexibility) consists of a braid, cause in practice this Structures of these fields are sufficiently penetrated to render their immunity inadequate in the case of weak Amplitude transmitted signals and / or of particularly intense interference fields.
Zur Herstellung von Leitungen mit hoher Immunität, überlagert man in diesen Fällen:To produce cables with high immunity, one superimposes in these cases:
- Kabelpaaren oder anderen ausgeglichenen Strukturen; einen elektrischen Sehrim,eventuell (nach außen) gefolgt von einem magnetischen Schirm, usw.; - pairs of cables or other balanced structures; an electrical screen, possibly followed (outwards) by a magnetic screen, etc .;
- einem Koaxialkabel: einen magnetischen Schirm (über der Panzerungsbeflechtung), eventuell (nach außen) gefolgt von einem elektrischen Schirm, usw. - a coaxial cable: a magnetic screen (over the armor braiding), possibly followed (to the outside) by an electrical screen, etc.
Derartige immunisierte Strukturen sind wohl bekannt und in der Literatur beschrieben, wie z.B. "Use of magnetic materials for improvement of screening properties of different types of cables; LAURI HOLME and JOAKKO ANNANPOLO? IEEE Electromagnetic Comptability Symposium 1973 Record, pages 340-357".Such immunized structures are well known and described in the literature, such as, for example, "Use of magnetic materials for improvement of screening properties of different types of cables; LAURI HOLME and JOAKKO ANNANPOLO? IEEE Electromagnetic Comptability Symposium 1973 Record, pages 340-357 ".
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Es ist demnach ein herkömmliches Verfahren, magnet-metallische Schichten in Form von Beflechtungen oder auch in Form von Bändern zu verwenden, welche mit Eisen, Stahl, Eisen-Nickel-Legierungen mit hoher magnetischer Permeabilität, amorpher magnetischer Legierung usw. umsponnen werden, die zugleich durch ihre Leitfähigkeit und ihre magnetische Permeabilität zur Erhöhung der Immunität beitragen«It is therefore a conventional process to create magnetic-metallic layers in the form of braiding or in the form of ribbons to use which with iron, steel, iron-nickel alloys with high magnetic permeability, amorphous magnetic Alloy etc. are wound, which at the same time increase their conductivity and their magnetic permeability contribute to immunity "
Fig. 1 z.B. gibt das allgemeine Schema eines solchen geschützten Kabels unter Betrachtung eines herkömmlichen Koaxialkabels, das mit einer magnetischen und einer zusätzlichen leitenden Abschirmung versehen ist, wieder.Fig. 1, for example, gives the general diagram of such a protected cable considering a conventional coaxial cable, which is provided with a magnetic and an additional conductive shield, again.
Auf dieser Abbildung bedeutet 1 den klassischen MittelleiterIn this figure, 1 means the classic center conductor
des Koaxialkabels, 2 das klassische isolierende Dielektrikumof the coaxial cable, 2 the classic insulating dielectric
(voll, belüftet, in Scheiben usw.), und 3 die Panzerungsbeflech-(full, ventilated, sliced, etc.), and 3 the armor plating
tung, wodurch das Obertragungskabel dargestellt wird.tion, whereby the transmission cable is represented.
4 bedeutet eine flexible Schicht, d.h„ ein Band, ein Mantel oder eine Beflechtung aus leitendem Metall oder leitender magnetischer Legierung (Art Weicheisen, Stahl oder für Hochleistung Mu-Metall, Permalloy, Metflas, umsponnen mit abdeckenden Windungen), und 5 eine gut leitende, magnetische oder nicht magnetische Panzerung (Beflechtung, Umspinnung, Band usw.) (gängigerweise wird Kupfer im Fall einer Beflechtung und Stahlband im Fall eines Kabels mit hoher mechanischer Festigkeit verwendet).4 means a flexible layer, i.e. "a tape, a jacket or a braid of conductive metal or conductive magnetic alloy (kind of soft iron, steel or for high performance Mu-metal, Permalloy, Metflas, wound with covering turns), and 5 a highly conductive, magnetic or non-magnetic armoring (braiding, wrapping, tape, etc.) (usually copper is used in the case of a braid and steel tape in the case of a cable with high mechanical strength).
6 schließlich stellt eine äußere mechanische Schutzschicht (Plastik, Elastomer usw.) dar.Finally, 6 represents an external mechanical protective layer (plastic, elastomer, etc.).
Bei einer derartigen Ausführungsart spielt die magnetische Schicht 4 zugleich die Rolle einer Erhöhung der Impedanz des durch die koaxiale Struktur dargestellten, durch das Äußere der Beflechtung 3 und das Innere der Panzerung 5 gebildeten Selbstinduktionskoeffizienten „ sowie die Rolle einer magnetischen Panzerung.In such an embodiment, the magnetic layer 4 at the same time plays the role of increasing the impedance of the, by the exterior of the braid 3 and the interior of the armor 5 self-induction coefficient formed "as well as the role of a magnetic armor represented by the coaxial structure.
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Selbstverständlich aber führt die Anwednung einer solchen Schicht oder solcher Schichten im Fall der übereinandergelagerten Strukturen zu einer starken Verringerung der Flexibilität des Kabels einerseits und zu einer Anfälligkeit gegen Biegungen, Schwingungen usw. andererseits.Of course, however, the use of such leads Layer or layers of this kind in the case of the superimposed structures lead to a great reduction in flexibility of the cable on the one hand and susceptibility to bending, vibrations, etc. on the other.
Selbstverständlich auch sind solche Schichten 4 nicht nur empfindlich gegen Umspinnungen oder die Bildung von Beflechtungen bei der Herstellung des Kabels, sondern sie sind auch Gegenstand stark variabler Leistungen während der Lebensdauer des Kabels aufgrund der Tatsache, daß die Permeabilität mit den Stoßen, Verformungen, Schwingungen usw. sich ändert, umso mehr, als die Anfangspermeabilität hoch ist. Legierungen der Art Mu-Metall, Permalloy z.B. mit einer Anfangspermeabilität von einigen 100.000 reduzieren sich schließlich auf einige Hundert. Ein Ziel dieser Erfindung ist es, ein Kabel mit hoher Immunität zu beschreiben, bei dem die starre(n) magnetische(n) Schicht(en) durch eine oder mehrere flexible magnetische Schichten der zusammengesetzten Art ersetzt werden, deren effektive Permeabilität in der Größenordnung von 5 bis 30 liegt, deren Wert allerdings absolut stabil bleibt im Maße der permanenten und vorübergehenden mechanischen Beanspruchungen.Of course, such layers 4 are not only sensitive to wrapping or the formation of braids in the manufacture of the cable, but they are also subject to highly variable performances during the service life of the cable due to the fact that the permeability changes with the impacts, deformations, vibrations, etc., all the more so more than the initial permeability is high. Alloys of the type Mu-metal, Permalloy e.g. with an initial permeability from a few 100,000 will eventually be reduced to a few hundred. An object of this invention is to provide a cable with high To describe immunity in which the rigid magnetic Layer (s) by one or more flexible magnetic layers of the composite type, the effective permeability of which is of the order of 5 to 30, of which However, the value remains absolutely stable in the amount of permanent and temporary mechanical loads.
Natürlich auch werden solche Schichten 4 aufgrund ihrer metallischen Leitfähigkeit und/oder ihrer magnetischen Permeabilität eine Dicke mit sehr schwachem Haut-Effekt besonders bei hohen Frequenzen aufweisen, wohingegen sie bei den schmälsten verwendbaren Dicken in der Praxis Anlaß zu einer schlechten Verwendbarkeit geben, da die elektromagnetischen Felder das Metall nicht durchdringen können. Es ist deshalb ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Kabel mit hoher Immunität zu beschreiben, bei dem die magnetische(n) metallische(n) Schicht(en) durch eine oder mehrere magnetischen isolierenden Schichten oder solche mit ausreichenden spezifischem Leitungswiderstand ersetzt werden, um diesen Haut-Effekt zu mindern, insbesondere im oberen Bereich der in Frage stehenden Frequenzen.Of course, such layers 4 are also metallic because of their metallic nature Conductivity and / or their magnetic permeability have a thickness with a very weak skin effect, especially at high levels Have frequencies, whereas in practice they give rise to poor usability at the narrowest usable thicknesses because the electromagnetic fields cannot penetrate the metal. It is therefore another The aim of this invention is to describe a cable with high immunity, in which the magnetic metallic layer (s) through replaced one or more magnetic insulating layers or those with sufficient specific line resistance to reduce this skin effect, especially in the upper range of the frequencies in question.
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Selbstverständlich auch sind solche Schichten 4, insbesondere im Fall hoher Permeabilität, empfindlich gegenüber hoch magnetischen Störfeldern, die die magnetischen Materialien sättigen. Insbesondere kann im Fall eines Blitzeinschlags nahe des Kabels, oder auch eines elektromagnetischen Impulses (EMP) aufgrund einer Nuklearexplosion, die Wirksamkeit der Schicht annuliert werden, ein Effekt, der bei den für militärische Fernmeldeanlagen bestimmten Kabeln von fundamentaler Bedeutung ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Kabel mit hoher Immunität zu beschreiben, bei dem die magnetischein) Schicht(en) aufgrund ihrer zusammengesetzten Struktur, d.h. mit magnetischer Körnung mit hoher Permeabilität in einem nicht magnetischen Plastikbindemittel, wenig sättigbar ist, da die Struktur mit vielfachem Luftspalt wenig sättigbar ist.Of course, such layers 4 are also sensitive to highly magnetic ones, particularly in the case of high permeability Interference fields that saturate the magnetic materials. In particular, it may be close in the event of a lightning strike of the cable, or an electromagnetic pulse (EMP) due to a nuclear explosion, the effectiveness of the Layer, an effect which is of fundamental importance in the case of cables intended for use in military telecommunications systems Meaning is. Another object of the invention is therefore to describe a cable with high immunity, in which the magnetic is) Layer (s) due to their composite structure, i.e. with magnetic grains with high permeability in a non-magnetic plastic binder, is not very saturable, since the structure with multiple air gaps is not very saturable is.
Es ist ebenfalls selbstverständlich, daß derartige Schichten 4 je nach der Kabellänge, bei einer gegebenen Frequenz Anlaß zu Leitungsresonanz-Erscheinungen geben können, mit Strom- und Spannungs-Höchst- und -Mindestwerten, die sich wegen der Unvollkommenheit des Kabels auf den Mittelleiter übertragen. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es deshalb, insbesondere für hohe Frequenzen,, das zusammengesetzte magnetische Medium mit einer Absorption zu versehen, um diese Resonanzerscheinungen zu mindern oder zu beseitigen.It is also understood that such layers 4, depending on the length of the cable, can occur at a given frequency lead to line resonance phenomena, with current and voltage maximum and minimum values that differ because of the Imperfection of the cable carried over to the center conductor. Another object of this invention is therefore, in particular for high frequencies, the composite magnetic medium to be provided with an absorption in order to reduce or eliminate these resonance phenomena.
Schließlich ist es selbstverständlich, daß derartige Schichten 4 teuer in der Herstellung sind, aufgrund des Preises des magnetischen Ausgangsmaterials (mit hoher Permeabilität,dünne Streifen usw.) und dessen Verarbeitung (spezielle Umspinnung mit keiner Querschnittsverminderung). Das letzte Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Kabel mit hoher Immunität zu beschreiben, bei dem die magnetische(n) Schicht(en) mittels einesFinally, it goes without saying that such layers 4 are expensive to manufacture due to the price of the magnetic starting material (high permeability, thin Strips etc.) and its processing (special wrapping with no reduction in cross-section). The final aim of the invention is therefore to describe a cable with high immunity, in which the magnetic layer (s) is (are) by means of a
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herkömmlichen, schnellen und wenig aufwendigen Fließpreßverfahrens hergestellt werden, ausgehend von billigen magnetischen Ferritstoffen, und insbesondere den Abfallprodukten hiervon«conventional, fast and inexpensive extrusion process are made from cheap magnetic ferrite materials, and in particular the waste products thereof «
Das zusammengesetzte magnetische Material kann von der Art sein, wie sie in den US-Patenten Nr. 3 191 132 und 3 309 6 33 beschrieben ist; entsprechend perfektioniertes Material und dessen Anwendung werden insbesondere in der US-Patentanmeldung Nr. 855 vom 25. November 1977 beschrieben.The composite magnetic material can be of the type as described in U.S. Patent Nos. 3,191,132 and 3,309,633 is; Correspondingly perfected material and its application are in particular in US patent application No. 855 dated November 25, 1977.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene zeichnerische Darstellungen näher erläutert, um ihre Merkmale und die erzielten Ergebnisse aufzuzeigen: in den als Musterbeispielen aufgeführten Figuren 2, 3, 4 und 5 wird die herkömmliche asymmetrische koaxiale Struktur in Betracht gezogen; selbstverständlich gelten dieselben Überlegungen für alle anderen symmetrischen oder asymmetrischen Obertragungsstrukturen, und ganz besonders die beiden Verkettungen im Fall der Mehrleiterkabel.In the following description, the invention is referenced explained in more detail on various graphic representations to show their characteristics and the results achieved: in Figures 2, 3, 4, and 5 exemplified, the conventional asymmetrical coaxial structure is used taken into consideration; of course, the same considerations apply to all other symmetrical or asymmetrical ones Transmission structures, and especially the two linkages in the case of multi-conductor cables.
Fig. 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kabel mit hoher Immunität, mit doppelter Panzerung und einer magnetischen flexiblen Zwischenschicht.Fig. 2 shows schematically a cable according to the invention with high Immunity, with double armor and a magnetic flexible intermediate layer.
Fig. 3 zeigt die Transfer-Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz bei verschiedenen Kabeltypen.3 shows the transfer impedance as a function of the frequency with different cable types.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Koaxialkabel mit sehr hoher Immunität gemäß der Erfindung, mit 3-facher Panzerung und 2 magnetischen Zwischenschichten.Fig. 4 shows schematically a coaxial cable with very high immunity according to the invention, with 3-fold armor and 2 magnetic intermediate layers.
Fig. 5 zeigt schematisch ein gepanzertes Mehrleiterkabel, mit sehr hoher Immunität gemäß der Erfindung, ganz besonders geeignet für niedrige Frequenzen.Fig. 5 shows schematically an armored multi-conductor cable, with very high immunity according to the invention, particularly suitable for low frequencies.
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Eine der bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung ist in Fig, 2 beschrieben.One of the preferred embodiments of the invention is described in FIG.
In dieser Figur bedeuten 1 der Mittelleiter des Koaxialkabels,In this figure, 1 is the center conductor of the coaxial cable,
2 das übliche Dielektrikum, 3 eine Leitschicht hoher Qualität bezüglich der Immunität gegenüber den fremden Störfeldern. Diese Schicht kann als Mantel oder Beflechtung ausgebildet sein, mit geringem Gleichstromwiderstand: dieser Wert definiert in der Tat die Dauer-Transfer-Impedanz und diejenige bei sehr niedrigen Frequenzen. Bezüglich der Streuverluste wird er fachgerecht optimalisiert, wie dies z.B. beschrieben wird von EoHOMANN, NTZ Nr. 3, März 1968, Seiten 155-161 und EoF. VANCE IEEE; Transactions on EMC, Mai 19 75, Seiten 71-77, um ein ausgesprochenes Minimum der Transfer-Impedanz Z bei den mittelren Frequenzen zu erhalten.2 the usual dielectric, 3 a high-quality conductive layer with regard to immunity to external interference fields. This layer can be in the form of a jacket or braid, with a low DC resistance: this value is defined in in fact the continuous transfer impedance and the one at very low Frequencies. With regard to scattering losses, it is optimally optimized, as described, for example, by EoHOMANN, NTZ No. 3, March 1968, pages 155-161 and EoF. VANCE IEEE; Transactions on EMC, May 19 75, pages 71-77, about a pronounced minimum of the transfer impedance Z at the middle frequencies to obtain.
In dieser Figur bedeutet 7 eine magnetische Schicht gemäß den vorgenannten Patenten: diese Schicht aus magnetischem Material in Form einer Mischung aus Ferritstaub, Eisenkarbonyl oder anderem magnetischem Material, das mit einem Kunststoff oder Elastomer vermengt wird, wird um die Kabelschichten 1, 2 undIn this figure, 7 denotes a magnetic layer according to the aforementioned patents: this layer of magnetic material in the form of a mixture of ferrite dust, iron carbonyl or other magnetic material that is bonded to a plastic or Elastomer is blended around the cable layers 1, 2 and
3 mittels herkömmlichen Kabelherstellungstechniken gepreßt; ihre Dicke beträgt zwischen einigen zehntel mm bis einige mm, je nach dem Durchmesser des Koaxialkabels 1, 2 und 3. Anschließend bilden eine leitende Schicht 8, bestehend aus einer zweiten Beflechtung (nach den angegebenen Regeln optimalisiert), ein Mantel aus leitender Farbe, ein Band aus metallisiertem Mylar und/oder ein aufgepreßter leitender Mischstoff die zweite Panzerung. Diese Art von Farbe oder Mischstoff ist dem Fachmann bekannt und wird von den amerikanischen Firmen3 pressed using conventional cable manufacturing techniques; their thickness is between a few tenths of a millimeter to a few mm, depending according to the diameter of the coaxial cable 1, 2 and 3. Then form a conductive layer 8, consisting of a second braid (optimized according to the rules given), a coat of conductive paint, a band of metallized mylar and / or a pressed-on conductive mixed material the second armor. This type of color or mixed material is a person skilled in the art known and used by American companies
- Scientific Advances- Scientific Advances
- Emerson and Cuming- Emerson and Cuming
- Chomerics- Chomerics
- Custom Materials- Custom materials
- Technical Wire Products usw.- Technical Wire Products, etc.
hergestellt.manufactured.
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Die Mindeststärke dieser Schicht ist abhängig von ihren Leitkennwerten: die Mindestf requnez, bei der der Imitiunrtätsef fekt ausgeprägt ist, entspricht einigen Hautdicken des Materials der Schicht.The minimum thickness of this layer depends on its key parameters: the minimum frequency at which the Imitiunrtätsefekt is pronounced corresponds to a few skin thicknesses of the material the shift.
Fig. 3 zeigt die Transfer-Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz bei verschiedenen Kabeln, ausgedrückt in relativen Werten im Verhältnis zum Gleichstromwiderstand aller parallel geschalteter Panzerungen.Fig. 3 shows the transfer impedance as a function of the frequency for different cables, expressed in relative terms Values in relation to the DC resistance of all armor connected in parallel.
In dieser Figur zeigt die Kurve a) die Transfer-Impedanz der Struktur aus Fig. 2, mit einem nicht magnetischen Isoliermittel anstelle der Schicht 7, Die Kurve b) zeigt die Transfer-Impedanz der beschriebenen Struktur; man sieht eine Verbesserung von über 10 dB im Bereich von 10 kHz bis fast 1 MHz. Diese Verbesserung ist derart, daß bis ca. 200 kHz die Struktur gemäß Fig.2 sogar besser ist als ein Kabel mit 3 Umflechtungen, mit nicht magnetischen Isoliermitteln zwischen jeder Panzerung.In this figure, curve a) shows the transfer impedance of the Structure from Fig. 2, with a non-magnetic insulating means instead of the layer 7. The curve b) shows the transfer impedance the structure described; one sees an improvement of over 10 dB in the range from 10 kHz to almost 1 MHz. This improvement is such that up to approx. 200 kHz the structure according to FIG. 2 is even better than a cable with 3 braids, with not magnetic insulation between each armor.
Es ist leicht aufzuzeigen, daß diese Verbesserung proportional ist zur Summe der Impedanz der Außenfläche der Panzerung 3, der Impedanz der Innenschicht der Panzerung 8 und der Impedanz der aus dem Raum des magnetischen Milieus 7 gebildeten Schleife: dieser letztgenannte Summand, zusammen mit der entsprechenden Erhöhung zur magnetischen Permeabilität dieses Milieus, bringt die Verbesserung der Immunität.It is easy to show that this improvement is proportional to the sum of the impedance of the outer surface of the armor 3, the Impedance of the inner layer of the armor 8 and the impedance of the loop formed from the space of the magnetic environment 7: this latter summand, together with the corresponding increase in the magnetic permeability of this milieu, brings improving immunity.
Die Struktur gemäß Fig. 2 mit einer Umflechtung aus Kupfer wurde Foucaultschen Stromimpulsen starker Amplitude ausgesetzt: bis 200 A folgt die Transfer-Impedanz der Kurve b), d.h. das Kabel behält seine Immunität, was mit einer magetischen Schicht der Art Mu-Metall oder Permalloy nicht der Fall wäreοThe structure according to FIG. 2 with a braiding of copper was subjected to Foucault current pulses of strong amplitude: to 200 A, the transfer impedance follows curve b), i.e. the cable retains its immunity, what with a magical layer of the Type mu-metal or permalloy would not o
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Eine zweite bevorzugte Ausführungsart gemäß der Erfindung entspricht einem Kabel mit sehr hoher Immunität: sie ist in Fig. 4 beschrieben.A second preferred embodiment according to the invention corresponds to a cable with very high immunity: it is described in FIG.
In dieser Figur stellen 1, 2 und 3 die eigentliche koaxiale Struktur wie vor dar. Zwei magnetische Schichten T und 7" gemäß den vorgenannten Patenten werden durch eine dünne, leitende Schicht 8 voneinander getrennt, welche aus einer nach obigen Regeln aufgebrachte Beflechtung, einem Mantel, einer Farbe oder einem leitenden Mischstoff besteht. Die äußere Panzerung 9 aus Beflechtung, Mantel, Farbe, metallisiertem Band und/oder leitendem Mischstoff wird mit einem schützenden Isoliermittel 6 abgedeckt.In this figure, 1 , 2 and 3 represent the actual coaxial structure as before. Two magnetic layers T and 7 ″ according to the aforementioned patents are separated from one another by a thin, conductive layer 8, which consists of a braiding applied according to the above rules, a jacket The outer armor 9 made of braiding, jacket, paint, metallized tape and / or conductive mixed material is covered with a protective insulating means 6.
Eine besonders interessante Ausführungsart entspricht dem gleichzeitigen Extrudieren der Schichten 7', 8 und 7", wegen dem geringen Gestehungspreis und der erzielten hohen Flexibilität und mechanischen Festigkeit bei gleicher Transfer-Impedanz wie die besten, teuren und empfindlichen Strukturen mit Magnetbandumspinnung .A particularly interesting embodiment corresponds to this simultaneous extrusion of layers 7 ', 8 and 7 ", because of the low cost price and the high flexibility achieved and mechanical strength with the same transfer impedance as the best, expensive and sensitive structures with magnetic tape winding .
Bei diesen Beispielen ist man davon ausgegangen, daß es sich bei dem zu schützenden Leiter um ein Koaxialkabel handelt: gemäß der Erfindung kann der zu schützende Teil auch doppelt, dreifach, vierfach usw. sein oder schließlich aus einer Mehrzahl verschiedener symmetrischer oder asymmetrischer Strukturen : (gepanzert oder nicht, immunisiert oder nicht) bestehen, die unter einem gleichen Mantel zusammengefaßt sind. Auch in diesen Beispielen wurde vor allem die Immunität gegen die Störungen hoher Frequenz in Betracht gezogen; bei den tiefen Frequenzen nähert sich die Immunität immer mehr dem Dauerwiderstand, und ; die induktiven Glieder aufgrund der Permeabilität des oder der magnetischen Milieus nähern sich natürlich mit der Frequenz dem Wert 0. |In these examples it has been assumed that the conductor to be protected is a coaxial cable: according to the invention, the part to be protected can also be double, triple, quadruple, etc. or finally made up of a number of different symmetrical or asymmetrical structures: ( armored or not, immunized or not), which are grouped under the same coat. In these examples too, the main consideration was immunity to the high frequency disturbances; at the low frequencies the immunity approaches the permanent resistance more and more, and ; the inductive elements due to the permeability of the magnetic medium (s) naturally approach the value 0 with a frequency
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Im nachfolgenden Beispiel der Fig. 5 wird ein Ausführungsbeispiel einer Panzerung mit hoher Immunität gemäß der Erfindung für eine Reihe von zusammengefaßten Kabeln gegeben, insbesondere für Netzfrequenzen. (In der Tat stellen Ströme mit gleichem Wellentyp, mit 50, 60 oder 400 Hz, mit starker Amplitude ein großes Problem für die Fernübertragungs- und Fernsignalisierungskabel an Bord von Flugzeugen, von Schiffen, längs von elektrisch betriebenen Eisenbahnlinien usw. dar).In the following example of FIG. 5, an embodiment of armor with high immunity according to the invention is shown given for a number of bundled cables, in particular for line frequencies. (In fact, currents of the same wave type, at 50, 60 or 400 Hz, represent currents with a strong amplitude a big problem for long distance transmission and signaling cables on board aircraft, ships, along electrically operated railway lines, etc.).
In dieser Fig. 5 sind die zu schützenden internen Kabel mit 10,10 ,10 ,10 , usw. bezeichnet» Sie sind von einer ersten Panzerung 3, einem guten flexiblen Leiter (Kupferbeflechtung, durchgehender Mantel aus Blei usw.) umgeben. Dann kommt eine isolierende Umspinnung 7e aus straiggepreßtem magnetischen Material, die ihrerseits mit Eisen- oder Stahlbandmaterial 8 umwickelt ist.In this Fig. 5, the internal cables to be protected are labeled 10, 10, 10, 10, etc. They are surrounded by a first armor 3, a good flexible conductor (copper braiding, continuous sheath made of lead, etc.). Then, an insulating wound comes 7 e straiggepreßtem from magnetic material which is in turn wrapped with iron or steel strip material. 8
Dann folgt eine zweite Schicht stranggepreßten Materials 7", die ihrerseits mit Eisen- oder Stahlbandmaterial 9 umwickelt ist.This is followed by a second layer of extruded material 7 ″, which in turn is wrapped with iron or steel strip material 9.
Bei einer solchen komplexen Struktur, die mehrere leitende undWith such a complex structure, the multiple conductive and
nicht leitende magnetische Schichten umfaßt, ist die Immuni-includes non-conductive magnetic layers, the immuno-
tätswirkung bei niedrigen Frequenzen beträchtlich und die Antisättigungswirkung optimal.effect at low frequencies is considerable and the anti-saturation effect optimal.
Normalerweise werden die Materialien mit hoher Permeabilität, d.h. diejenigen, die sich leichter sättigen, im Inneren verwendet, wohingegen die wenig sättigbaren (oder wenig sättigbar gemachten mittels effektiver Luftspalte aufgrund einer Umspinnung mit Luftspalt, und mit geeignetem Wickelschritt) Materialien nach außen hin angeordnet werden. Ebenfalls normalerweise soll das am besten leitende Material zum Inneren der Struktur hin angeordnet werden, was auch gilt bei langem Schritt in dem Maße, in dem der Längswiderstand einer Umspinnung und einer Umflechtung mit der cos-Funktion des Schraubenwinkels im VerhältnisUsually the high permeability materials, i.e. those that are more easily saturated, are used inside, whereas those that are not very saturable (or made less saturable by means of effective air gaps due to a wrapping) with an air gap, and with a suitable winding step) materials are arranged towards the outside. Also normally should the most conductive material should be placed towards the inside of the structure, which also applies to long strides to the extent that in which the longitudinal resistance of a wrapping and a braiding with the cos function of the helix angle in relation
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zur Achse variiert. Selbstverständlich werden die verschiedenen, leitenden Panzerungen entsprechend mit den Stellen der Endanschlüsse verbunden.to the axis varies. Of course, the various conductive armoring is connected accordingly to the points of the end connections.
Selbstverständlich können die einzelnen Kabel einer solchen komplexen Struktur ihrerseits alle oder teilweise mittels den erfindungsgomäßen Verfahren geschützt sein; insbesondere können einfache gepanzerte Kabel eine flexible, äußere, magnetische Schicht aufweisen und mit der globalen Panzerung einen Schutz gemäß der Beschreibung darstellen.Of course, the individual cables of such a complex structure can all or some of their part by means of the be protected according to the method according to the invention; in particular can simple armored cables have a flexible, outer, magnetic layer and with the global armor a protection represent according to the description.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist os, die Verluste der beschriebenen magnetischen Mischungen bei hohen Frequenzen, eventuell erhöht durch eine zusätzliche kontrollierte Leitfähigkeit, zu verwenden, um die Resonanzwirkungen des oder der Räume zwischen den Panzerungen zu unterdrücken.Another object of the invention is os, the losses of the described magnetic mixtures at high frequencies, possibly increased by an additional controlled conductivity, to be used to suppress the resonance effects of the space or spaces between the armor.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die beschriebenen Oberflächenimpedanzen durch Addition mit der Maximierung der beschriebenen Impedanz zwischen den Panzerungen auf ein Maximum zu erhöhen. Hierfür können insbesondere Anordnungen der Oberfläche der metallischen Leiter herangezogen werden durch Einführung des normalen Haut-Effekts (Fall des kombinierten Kabels nach Fig. 5 mit magnetischen Bandstreifen), oder auch des künstlichen Haut-Effekts, wie im US-Patent Nr. 3.573.676 beschrieben.Another object of the invention is to achieve the surface impedances described by adding with the maximization of the described impedance between the armor to a maximum to increase. For this purpose, in particular arrangements of the surface of the metallic conductors can be used by introducing them the normal skin effect (case of the combined cable according to FIG. 5 with magnetic tape strips), or the artificial one Skin effect as described in U.S. Patent No. 3,573,676.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, beim Extrudieren der Struktur des kompletten Kabels eine externe, absorbierende Endschicht hinzuzufügen zur Erhöhung der Impedanz der äußeren Oberfläche und zum zusätzlichen Schutz gegen die Ströme gemeinsamen Wellentyps und gegen Querkoppelungen (im Fall von nebeneinanderliegenden Kabeln)«Another object of the invention is to provide an external, absorbent end layer when extruding the structure of the complete cable add to increase the impedance of the outer surface and to provide additional protection against the common currents Wave type and against cross-coupling (in the case of adjacent Cable)"
Selbstverständlich gelten die in den Beispielen der asymmetrischen koaxialen Strukturen beschriebenen Prinzipien in gleicher Weise für jede andere symmetrische koaxiale Struktur, für symmetrischeOf course, the asymmetric ones in the examples apply coaxial structures described principles in the same way for any other symmetrical coaxial structure, for symmetrical
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und asymmetrische Doppel-, Dreifach-, Vierfach-, usw. -Strukturen unter demselben Panzerungsmantel, sowie für derartige
unter demselben Panzerungsmantel zusammengruppierte Strukturen.and asymmetrical double, triple, quadruple, etc. structures under the same armor jacket, as well as for such
structures grouped together under the same armor jacket.
Weiterhin ist es selbstverständlich, daß die beschriebenen Prinzipien auch für eine größere Anzahl·aufeinanderfolgender Schichten zur Erlangung einer sehr großen Immunität gegen Störfelder anwendbar sind.Furthermore, it goes without saying that the principles described also for a larger number of consecutive layers are applicable to achieve a very high immunity to interference fields.
130013/0929130013/0929
Claims (1)
Einmischung von Perritstaub und/oder anderem magnetischem,
metallischem Staub geeigneter Körnung und Konzentration
in ein flexibles Trägermaterial hergestellt werden, zur Darstellung der Wirkung magnetischer Permeabilität, der Verluste durch Absorption bei geeigneter hoher Frequenz» sowie eines
hohen Widerstands, um eine Hautdicke zu erhalten, die größer ist, als die Dicke der in Frage stehenden Schicht(en), sowie eine Absorption des Hochfrequenzresonanz-Effekts.6ο cable according to one of claims 1 to 5, characterized in that the layer (s) of magnetic mixed material by a
Interference of perite dust and / or other magnetic,
metallic dust of suitable grain size and concentration
are produced in a flexible carrier material to illustrate the effect of magnetic permeability, the losses due to absorption at a suitable high frequency »and one
high resistance to obtain a skin thickness greater than the thickness of the layer (s) in question, as well as an absorption of the high frequency resonance effect.
(leitende magnetische Legierungen) oder des künstlichen Haut-Effekts (metallische Schichten mit variabler Permeabilität
und /oder variablem spezifischen Leitungswiderstand) eine erhöhte Oberflächenimpedanz in den das flexible magnetische Milieu umschließenden Zwischenräumen aufweist.7. Cable according to one of claims 1 to 6, characterized in that the surface of the conductive metal and / or mixed material layers due to the utilization of the normal skin effect
(conductive magnetic alloys) or the artificial skin effect (metallic layers with variable permeability
and / or variable specific line resistance) has an increased surface impedance in the spaces surrounding the flexible magnetic environment.
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